超长附着式型钢悬臂外架施工技术浅析

袁文俊 叶光荣 胥悦 谢东 陈玲

针对现有技术对高层（超高层）建筑结构边缘在通层、大面积、大跨度环绕型下挂大檐影响外架架设的难题，创造性地采用了超长型钢附着式外架架设技术，有效地避免了下挂挑檐部分后期二次混凝土浇筑造成的工期、成本增加，保证了施工效率。

高层（超高层）建筑; 大跨度檐; 超长型钢; 附着式外架

TU731.2 B

［定稿日期］2022-12-30

［作者简介］袁文俊（1990—），男，硕士，工程师，主要从事项目技术管理工作；叶光荣（1987—），男，本科，高级工程师，主要从事建筑施工管理工作；胥悦（1985—），男，本科，高级工程师，主要从事技术质量安全等管理工作；谢东（1981—），男，本科，工程师，主要从事项目技术管理工作；陈玲（1991—），女，本科，工程师，主要从事项目资料管理工作。

随着建筑行业的进步和发展，人们对建筑物的质量要求也不断提高，从前满足于单一的使用功能，提升到兼顾感觉的多样性和艺术化，随之带来了建筑物结构的复杂化和异形化［1］。建筑物正朝着大跨度、高空间、新型结构的方向发展，这无疑对施工过程的外装修提出了更高的防护和安全要求。附着式外架具有安全可靠、技术操作简单、可重复利用、技术先进、全封闭效果等特点，广泛应用于建筑工程。根据可持续发展目标，建筑单位在施工材料方面更倾向于应用环保、节能、可回收的施工材料，因此，能够充分使用的附着式悬挂式外脚手架已成为高层建设施工中的常用构件。

目前，在国内外工程中，高层建筑结构边缘少有通层、大面积、大跨度的环绕型大檐，因此通常附着式悬挂外架采用主梁为1.25/1.5 m的型钢即可完成建筑的周边防护。本工程应采用最短3 m长的型钢作为附着主梁，长度远远超过规范要求和常规工程，对钢材选择、承重、附加节点和下拉节点都有新要求。如果整体采用下挂大挑檐后期二次混凝土浇筑工艺，就意味着楼层支架和外架都需要二次搭设和拆架，造成工期和成本的增加。本文介绍超长型钢附着式悬挂外架，并通过收集整理过程数据，为后续类似工程提供可靠的数据和工程经验。

1 工程概况

成都市新津区人民医院项目位于成都市新津区宝脚镇迎仙村5组、鹤村10组。项目总用地面积46 123.39 m2，总建筑面积129 902.57 m2，地面建筑89 087.86 m2，地下建筑面积40 095.16 m2。工程主要单体建筑为三中心、医疗技术楼、住院楼，其中住院楼最高达84.85 m。住院楼共19层，9～19层为标准层，每层高4.2 m，每层面积3 000 m2。住院楼各层结构最外侧边梁边缘包括宽1.8 m超长檐，绕各层结构一周，檐厚120 mm，无梁，为典型超长超薄型下挂大檐，檐结构本身不能承载悬挂型钢外架荷载。

本工程根据现场实际情况，采用高层建筑结构边缘通层、大面积、大跨度环绕型下挂大檐的超长附着式型钢外架的施工方法和技术，可以有效解决高层建筑结构边缘通层、大面积、大跨度环绕型下挂大檐外架施工的难题，确保施工进度。避免了下挂挑檐部分后期二次浇筑和防护外架重复支模、脱模，有效节约工期和成本，具有良好的经济和社会价值。

2 技术原理

超长型钢附着式悬挂外架，制作中利用工字钢良好的抵抗力变形及弯曲变形特点［2］。以3 m长16#工字钢为主梁，20 mm厚Q235钢板为连接板，以3个8.8级M20高强度螺栓为主附着点，同时采用2根20 mm提升花篮螺栓，充分保证外架的稳定性（图1）。

3 技术特点

（1）采用超长型钢附着式悬挂外架施工，有效解决了高层建筑的通层、大面积、大跨度的环绕型大檐外围防护问题。

（2）采用超长型钢附着式悬挂外架施工具有安全可靠、技术操作简单、可重复利用、技术先进、全封闭效果等特点［3］。

（3）主梁采用3 m长16#工字钢，20 mm厚Q235钢板作为连接板，采用8.8级M20高强度螺栓的3个主附着点，同时设置2根20 mm提升花篮螺栓，充分保证外架的稳定性。

4 施工工艺及操作要点

4.1 施工程序

为保证超长附着式型钢悬挂外架的安全性和可靠性，对其整体荷载进行了分析计算，严格选定了外架材料，并优化了主梁的布置位置，最终确定了施工技术流程图（图2）。

4.2 主要施工工序操作要点

4.2.1 受力验算分析

利用工字钢具有良好的抗力变形及弯曲变形的特点，以3 m长16#工件钢为附着式主梁，20 mm厚Q235钢板为主梁与埋入件连接板，以3个8.8级M20高强度螺栓为主附着点，同时设置2条道20 mm提升花篮螺栓，充分保证外架的稳定性。钢管扣件外架荷载通过型钢主梁（主）和花篮螺栓（次）通过埋入锚件传递到建筑物结构侧梁（表1）。

4.2.2 外架材料的选定

4.2.2.1 主梁

根據荷载受力计算附着式主梁采用16#工字钢，钢材为Q235，16#工字钢的整体长度分别为3 m、3.2 m、4.2 m，为保证整体受力效果，工字钢原则上采用整体通长减少焊接，保证二级焊缝全数合格，需进行现场焊缝探伤检验（表2）。

4.2.2.2 螺栓

主梁附着螺栓采用8.8级摩擦型高强度螺栓，高强度螺栓直径为M20附着螺栓采用可回收的半埋入螺栓，总长度为25 cm，半埋入长度为18 cm，露出长度为7 cm。

4.2.2.3 连接板

16#工字钢主梁与附着高强度螺栓采用钢板连接，钢板板材采用Q235，厚度20 mm主梁悬置长度首次大量超过3 m，为充分保证外架稳定性，连接板采用3孔连接，钢板尺寸为250 mm×300 mm×20 mm连接钢板与悬挑工字钢完全焊接连接，焊缝等级为二级，焊缝尺寸较薄板厚（腹板位置6 mm，翼缘板位置10 mm）以上（图3）。

4.2.2.4 花篮螺栓

连接花篮螺栓的拉杆是悬挂体的重要受力构件之一，采用20 mm的HPB300圆钢。上部系杆的一端用高强度螺栓固定在上部系杆梁上，上、下系杆用花篮螺栓连接，下部系杆的另一端用高强度螺栓固定在耳板上［4］。并在使用期间巡视，检查上拉杆松动，保证上拉杆与梁的受力，一致均匀，拉杆处于紧固状态，花篮螺栓外露长度不小于100 mm。

4.2.2.5 耳板

花篮螺栓下拉杆通过销螺栓与焊接在工字钢上的挂耳板连接，挂耳板采用Q235钢板加工制造，厚12 mm的双排挂耳板，采用与16#工字钢主梁焊接，焊缝长度不小于120 mm，花篮螺栓下拉杆和挂耳板采用22 mm的45号钢插销固定，部件整体能够再利用（图4）。

4.2.3 平面布局优化

附着式外架选用钢管扣件式外架，外架布置为立杆横距0.85 m，立杆纵距1.5 m，步距1.8 m，高度不得超过20 m。住院楼整体高度84.85 m，共19层附着式配置层为5层、9层、13层、17层。

由于型钢主梁在阳角处的长度远大于常规部位，因此型钢布置从阳角开始。计算的阳角主要配置3根16#工字钢主梁，长度分别为：1根4.2 m位于阳角，2根3.2 m位于两侧约500 mm。为了防止主梁后滑，将主梁配置卡箍加密，距离为300 mm（图5、图6）。

4.2.4 连接节点的预埋

在侧梁模板关闭完成之前，在框架柱（梁）上安装M20的高强度螺栓或25 mm个PVC套管，预埋件或套管通过模板牢固地固定在模板上，确保预埋位置、标高控制准确，脱模后需要切除突出结构表面的PVC套管，使螺栓钢垫片、工字钢连接板与结构表面的贴紧［5］。

根据附着式悬挂工字钢的平面布置图确定埋入位置（埋入孔的位置应比地板底面低50 mm），采用电钻在梁或墙体外侧的模上开孔将预埋件放入模具内侧，M20×220 mm的双头螺栓通过孔从模具外侧拧入预埋件内，再将螺母拧入模具外侧的双头螺栓，将预埋件夹在模具上，如图7、图8所示。

5 结束语

結合工程实际情况，针对高层（超高层）建筑结构边缘通层、大面积、大跨度环绕型下挂屋檐情况下的外架施工难题，采用超长附着式型钢外架施工技术，保证了工期，节约了成本。同时，由于目前国内外工程中高层建筑结构边缘少有通层、大面积、大跨度的环绕型大檐，本文的应用为同型工程提供了可靠的工程数据和参考实例，促进了高层建筑施工技术发展。避免了下挂大挑檐二次浇筑和防护外架重复支模、脱模，节约了工期和成本，具有良好的经济和社会价值。

参考文献

［1］ 李平.承插型盘扣式钢管脚手架在机场塔台分层分段悬挑外架中的应用［J］.江西建材，2022（1）：135-138.

［2］ 梁斌.高层建筑悬挑外架设计及施工探讨［J］.山西建筑，2021，47（2）：88-90.

［3］ 李纪方，王双龙.高层建筑悬挑外架安全施工技术［J］.建材与装饰，2019（22）：23-24.

［4］ 刘义丰.高层建筑悬挑外架安全施工技术［J］.江西建材，2019（5）：118-119.

［5］ 郭天印，母军安.浅谈马来西亚帝景湾项目悬挑外架工程施工应用总结［J］.智能城市，2018，4（21）：60-61.